1   Networking

Internetadressierung ·Sockets und Ports ·Client/Server-Programmierung ·Multicasting ·h"ohere Netzdienste

• IP-Adressen: Adressierungschema des Internet-Protokolls, momentan (IPv4) 32 Bit
  • in dezimaler Punkt-Schreibweise 134.245.253.7
  • DNS-Namen: garfield.informatik.uni-kiel.de
  • Spezialadressen, z.B. 127.xx.yy.zz: Loopback, gut zum Testen
• Port
  • TCP-Schichten Modell
  • Transport Layer Service Access Point (ISO-Schicht 4), d.h., dort stehen Transportschicht-Dienste zur Verf"ugung
  • 16-bit Port Nummer. £ 256: ``wohlbekannte`` Ports¹, bis 1024 reserviert =1.4pcAnwendungsschicht
    port...portTransportschicht (ISO-4)
    IP-Adresse [lu][u][ru]Network/Internet layer (ISO-3)

• Sockets: Endpunkte einer Transportverbindung
• dienen zur Interproze"skommunikation
• Adressierung der Sockets:
  Socket = IP-Adresse × Port-Nummer
  d.h., Socket = Transportschichtadresse, in Java als Instanzen der Klasse java.net.Socket
• mehrere Verbindungen "uber den selben Port/Socket m"oglich
• zur"uckgegeben von ServerSocket.accept
• zwei Transportprotokolle:², beide Ende-zu-Ende-Protokolle, beide voll-duplex
  1. Verbindungsorientiert: TCP
     • fehlergesichert
     • reihenfolgegesichert Byte strom
     • Klasse Socket
  2. verbindungslos: UDP
     • Datagram-Dienst
     • Datagramme als Instanzen von DatagramPacket
     • Klasse DatagramSocket

• Server stellt Dienste zur Verf"ugung; im OO-Modell: Methoden
• Klienten fordern Dienste an; im OO-Modell: Methodenaufruf

• Der Aufbau der Verbindung geschieht in zwei Phasen
  1. Klasse ServerSocket: Server er"offnet den Socket beauf dem er nach Verbindungsw"unschen von Klienten lauscht. Dieser Port mu"s allgemein bekannt sein Methode accept(): Server wartet auf Klienten
  2. Klient meldet sich am Port Aufruf von accept deblockiert³ und liefert den neuen Socket f"ur die Kommunikation als Ergebnis
  
  

    ServerSocket s = new ServerSocket(PORT);
    try {
        Socket socket = s.accept();
        ....
        } 
      finally {
        socket.close();
        }
  

• Schlie"sen mit close()
• Kommunikation "uber Sockets: mittels Str"omen, genau wie sequentielles File-I/O.
• Duplex-Verbindung = bidirektional, d.h., ein Socket entspricht zwei Bytestr"omen (s. Lektion I/O)
  • Eingehender Strom (InputStream): Methode getInputStream()
  • Ausgehender Strom (Outputstream): Methode getOutputStream()
• Umwandlung in gepufferte Zeichenstr"ome: mittels
  • InputStreamReader und BufferedReader, bzw.
  • OutputStreamWriter und BufferedWriter, wenn man wie "ublich⁴ mit print arbeiten will, auch noch PrintWriter

• in der Regel: ein Server f"ur dynamische Anzahl von Klienten
• Server aus Beispiel 1 kann nur einen Klienten gleichzeitig bedienen
• Threads
  • der Multi-Server beh"alt den vereinbarten Port im Auge
  • sobald neue Anfrage: Erzeugung (``spawn'') eines neuen Server-Threads
  • Socket als Konstruktor- Parameter

• funktioniert "ahnlich wie ServerSockets nur mit DatagrammSocket
• basierend auf UDP
• Klasse DatagrammPacket: Instanzen sind, klar, Datagramme, also UDP-SDUs
• zwei Konstruktoren: zum Empfangen und zum Senden

    DatagramPacket(buf, buf.length)                     // R
    DatagramPacket(buf, buf.length, inetAddress, port)  // S
  

• Gesendet werden: Arrays von Bytes (Maximum < 64KByte)
• verbindungsloser Dienst keine Analogie zu ServerSocket.accept()
• Codefragmente:
  • Empfangen:

      DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);
      ..
      dsocket.receive(dp);        //  dsocket = datagram-socket
      ....dp.getAddress();
      ....dp.getPort();
      ....
    

    Um die Nachricht z.B. Ausdrucken zu k"onnen, kann man sie in einen String umwandeln. z.B. indem man den Empfangenen byte-array nach Zwischenspeicherung, mittels des Konstruktors String (buffer,...) umwandelt, wobei buffer z.B. als byte[] buffer = new byte[2048] vereinbart ist.
  • Senden: analog, mit dem zweiten Konstruktor
• Spezialfall: Multicasting

• Multicasting "uber Klasse MulticastSocket
• "ahnlich dem Datagrammdienst, andere Adressierung
• MulticastSocket ist Unterklasse von DatagramSocket
• MulticastSocket = selektiver Datagramm-Empfangssocket
• Senden/Empfangen von Datagrammen in einer Gruppe von Empf"angern.
• zwei Instanzmethoden (= zwei Protokolldienste) eines Multicastsockets zur Gruppenverwaltung:
  • joinGroup (InetAddress multicastaddress): Klient ruft diese Methode auf und wird Grupenmitglied.
  • leaveGroup(InetAddress multicastaddress): analog
  • reservierte Adressen 224.0.0.1 -- 239.255.255.255⁵
  • Gruppen sind offen: Zum Senden an eine Gruppe mu"s man kein Mitglied sein, zum Empfangen schon
• Entscheidend ist
  • Datagramm-Socket als Multicast-Socket beim Empf"anger
  • Art des Datagramms: unver"andert, aber mit der Multicast adresse
• Codefragment:

    MulticastSocket socket = 
          new MulticastSocket(4532);          // Port-Nr.
    InetAddress     group  = 
          InetAddress.getByName("230.0.0.1"); // Multicast-Addr.
    socket.joinGroup(group);
  

• URL: Uniform recource allocator
• eindeutige Adressierung von Netzresourcen (oft HTML-Seiten oder Code):
• Format von URLs. Die Adresse wird meist als DNS-Name angegeben. Bei dem Dateipfad steht ein / am Ende f"ur die Standarddatei index.html.
  
  

  Bestandteil		Methoden
  Protokoll/Scheme		getProtocol
  Resource-Adresse	Host-IP-Adresse	getHost
  	Datei (inkl. Pfad)	getFile
  	Portnummer (opt.)	getPort
  	Referenz (opt.)	getRef

• URL's als Java- Objekte. Beispiel:⁶
  
  

  String hostname = "www.informatik.uni-kiel.de";
  String protocol = "http";
  String filename = "/inf/deRoever/SS00/Java/"; // = index.html
  URL kursurl     = new URL(protocol,
                            hostname,
                            filename);
  

• relative Urls in Java: mittels des "uberladenen Url-Konstruktors:
  URL (URL baseURL, String relativeURL)
  
  Zum Beispiel:

    URL gruppenitem_url = new URL(kursurl, "#gruppen");
    URL gruppen_url     = new URL(kursurl, "gruppen.html");
  

• Instanzen von URL sind unver"anderliche Objekte, d.h., es gibt keine Methoden setFile etc.

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Protokoll	Verwendung	Beispiel
http	Hypertext (HTML)	http://www.informatik.uni-kiel.de/ ms
ftp	File transfer	ftp://ftp.informatik.uni-kiel.de/pub/kiel/
file	lokale Datei	/home/ms/.plan
news	Brett/Artikel	news:cau.ifi.fragen news:AA4534345@news.informatik.uni-kiel.de
gopher	Gopher	gopher://gopher.informatik.tu-muenchen.de/
mailto	Email	mailto:ms@informatik.uni-kiel.de
telnet	Einloggen	telnet://snoopy.informatik.uni-kiel.de:80

Table 1: Verschiedene URL's

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• Kommunikation mittels Url: "offnen und schlie"sen passender Str"ome⁷

• Methode	R"uckgabetyp	Nutzen
  openConnection()	UrlConnection	zum Lesen und Schreiben von und auf die UrlConnection.
  openStream()	InputStream	erlaubt das direkte Lesen von einem Url,

  
  
• Verbindungen auf Anwendungsschicht "uber Urls
  • Instanzen von UrlConnection
  • Ergebnis von openConnection(), kein Konstruktor⁸
  • Erlaubt mehr Kontrolle "uber die Verbindung also die openStream-Methode eines Url-Objektes
  • Lesen und Schreiben m"oglich, aber default: nur Lesen. Manipulation mit setDoInput und setDoOutput
  • eine Reihe weiterer Methoden, bitte selber nachschlagen

2   Verteilte Objekte (RMI)